一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统及方法技术方案

本发明专利技术属于天线工程技术领域，公开了一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统，天线各个单元端口后端依次连接高速调制的射频开关，移相器和负载；其中，射频开关受到预先加载时序的现场可编程门阵列的控制产生周期性通断

【技术实现步骤摘要】
一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统及方法


[0001]本专利技术属于天线工程
，涉及一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统及方法
。

技术介绍

[0002]1963
年，美国学者
Kummer
首次提出了时间调制阵列的概念，相比于传统天线阵列增加了“时间”这一自由度，使得阵列的辐射状态随着时间不断变化，具有更优异的辐射性能
。
时间调制阵列属于四维天线阵的一种
。
四维天线阵在阵列馈电网络结构上采用了高速射频开关，按照预定的工作时序控制每个天线单元的工作状态，周期性地调控阵列的辐射特性
。
由于引入了新的自由度，四维天线阵在诸多领域相对于传统阵列有一定的优势，在已发表的文献中，四维天线阵可以实现低副瓣方向图，无移相器波束扫描，同时多波束形成，高精度
DOA
估计，保密通信等
。
作为一种设计灵活性很强的新型阵列天线，四维天线阵在雷达领域具有非常大的应用空间与潜在优势
。
[0003]作为现代化信息作战体系中的一个重要组成部分，雷达电子战的主要目的是削弱敌方作战系统的工作性能，同时保护己方作战系统的正常发挥，以此破坏战场上的平衡
。
在电子战过程中，雷达干扰正是一切用来破坏和扰乱敌方雷达对己方目标进行探测和跟踪的技术措施的统称
。
雷达干扰措施中最常见的欺骗式干扰主要是通过模拟出与真实目标相似的“虚假”目标，迷惑敌方雷达并对其造成欺骗，从而让雷达难以对真实目标进行检测和跟踪
。
目前欺骗式干扰机大多采用数字射频存储器
(DRFM)
转发模式，干扰设备通过对雷达发射信号的侦收
、
储存
、
调制，实现对雷达发射信号的精确复制，产生样式灵活的干扰和调制参数复杂的新型干扰
。
但基于数字射频存储器的干扰机包括上
、
下变频模块，模数转换器
(ADC)、
数模转换器
(DAC)、
本振
、
控制单元和功放电路等模块，硬件复杂度和成本较高
。
因此，有必要利用阵列天线的自由度，在实现欺骗式干扰的同时，降低系统的成本
。
[0004]2016
年，国防科技大学学者徐乐涛在文献“High
‑
Resolution range profile deception method based on phase
‑
switched screen”中提出了一种基于相位开关屏的高分辨率距离欺骗方法，对雷达反射信号进行相位调制，使得多个虚假目标对称地出现在真实目标位置周围
。
同时，真实目标具有隐蔽性，无法被敌方雷达探测到
。
但文献中的硬件结构是相位开关屏，没有和天线相结合，因此无法实现辐射的功能
。
[0005]在公开号为
CN110824441A
的专利中，一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法被提出，阵列先接收到敌方雷达发射的线性调频信号，随后被接收时间调制模块调制到多个调频斜率相同的谐波上，接着被功率放大器放大后，发射时间调制模块对信号进行二次调制生成干扰信号，再通过发射组件发射
。
所提出的系统可以实现针对对方探测系统的多个虚假目标式的欺骗式干扰，并且可以灵活调控虚假目标的数量和位置
。
但该系统包含发射天线，接收天线，带通滤波器，低噪声放大器等模块，器件复杂度依然很高
。
[0006]因此，本专利技术公开了一种基于四维天线阵的距离欺骗式系统及方法，通过在天线后端加载射频开关，移相器和负载等电路，四维天线阵的散射回波信号受到动态调控，使得
敌方雷达接收到回波信号后探测出多个虚假的目标，无法探测出己方雷达的真实距离，从而缩减我方电磁散射特征，提高己方隐身性能
。
该系统只需要一副天线，一组射频开关和移相器电路，相比专利
CN110824441A
的硬件复杂度和成本显著降低
。

技术实现思路

[0007]本专利技术鉴于上述背景而实现，克服了现有技术的不足，提出了一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统及方法，充分利用四维天线阵所带来的时间维自由度，使得散射回波信号具有虚假目标的特征，从而提高己方雷达的隐身性能
。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术设计了一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统，天线单元依次连接周期性通断的吸收式射频开关，移相器和负载；其中射频开关的状态受到现场可编程门阵列的控制
。
假设敌方雷达发射线性调频信号
s(t)
，表达式如式
(1)
所示，信号入射的方向与四维天线阵的法向方向夹角为
θ
；
[0009][0010]其中，
f0为载波频率，
T
为线性调频信号的脉冲宽度，
K
＝
B/T
为调频斜率，
B
为信号带宽
。
四维天线阵处于不工作状态，并且采用脉冲平移时序，设定每个天线单元所连接移相器的移相量和射频开关的时间序列，并且假设射频开关导通和断开时匹配良好，导通时无插损，断开时隔离度高，则每个天线单元的时域散射场可以表示为：
[0011][0012]其中，
t
k
表示第
k
个天线单元的导通起始时刻，
τ
k
表示第
k
个天线单元的导通持续时间，
T
p
表示射频开关的调制周期，则时间调制频率
f
p
＝
1/T
p
；表示第
k
个天线单元的结构项散射，表达式如式
(3)
所示；表示第
k
个天线单元的模式项散射，表达式如式
(4)
所示；
[0013][0014][0015]其中，
E
s
(
θ
,∞)
和
E
s
(
θ
,0)
分别表示天线单元端接开路负载和短路载时的散射场，
Γ
A
表示天线单元的反射系数，这三个物理量可以通过电磁仿真软件获得；表示第
k
个天线单元所连接移相器的相移值
。
将时域散射场展开为傅里叶级数，可以得到四维天线阵第
k
个天线单元的第
m
阶边带的散射场表达式：
[0016][0017]假设己方雷达与敌方雷达的距离为
R
，则
N
单元四维天线阵的散射回波信号可以表示为：
[0018][0019]其中，
t0为回波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰系统，其特征在于，包括天线单元，高速调制的射频开关，移相器和负载；射频开关受到预先加载时序的现场可编程门阵列的控制产生周期性通断；天线单元先连接射频开关，随后与移相器相连，终端连接负载
。2.
一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
假设敌方雷达发射信号
s(t)
，信号带宽为
B
，我方雷达采用不工作状态的四维天线阵，信号入射的方向与四维天线阵的法向方向夹角为
θ
；
S2、
根据敌方的来波方向，设定射频开关的调制频率
f
p
，每个天线单元所连接移相器的移相量和射频开关的时间序列，调控散射回波信号；
S3、
敌方雷达接收到回波信号，经过下变频处理，由模数变换器采样后送入数字信号处理器，通过匹配滤波方式计算出探测目标的距离信息；
S4、
当
f
p
>B
时，时间调制产生的边带回波信号均在敌方接收机通带外，因此匹配滤波器的输出只有一个峰值点，敌方雷达可以探测到我方雷达的距离；当
f
p
≤B
时，一部分边带回波信号处于敌方接收机带宽内，匹配滤波的输出会产生多个峰值点，使得敌方雷达检测出多个虚假目标或者完全检测不到真实目标
。3.
根据权利要求2所述的一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰方法，其特征在于，在步骤
S1
中，敌方雷达发射信号
s(t)
的表达式如式
(1)
所示其中，
f0为载波频率，
T
为线性调频信号的脉冲宽度，
K
＝
B/T
为调频斜率，
B
为信号带宽
。4.
根据权利要求2所述的一种基于四维天线阵的距离欺骗式干扰方法，其特征在于，在步骤
S2
中，假设射频开关导通和断开时匹配良好，导通时无插损，断开时隔离度高，则每个天线单元的时域散射场可以表示为：其中，
t
k
表示第
k
个天线单元的导通起始时刻，
τ
k
表示第
k
个天线单元的导通持续时间，
T
p
表示射频开关的调制周期，则时间调制频率
f
p
＝
1/T
p
；表示第
k
个天线单元的结构项散射，表达式如式
(3)
所示；表示第
k
个天线单元的模式项散射，表达式如式
(4)
所示；所示；其中，
E
s
(
θ
,∞)
和
E
s
(
θ
,0)
分别表示天线单元端接开路负载和短路载时的散射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕文，李子豪，杨锋，陈益凯，屈世伟，胡俊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：